Способ получения 4-толуидин-3-сульфоната натрия

 

СПОСОВ ПОЛУЧЕНИЯ 4-ТОДУЩЩН3-СУЛЬФОНАТА НАТРИЯ сульфированием 4-толуидина концентрированной серной кислотой в среде о-дихлорбензола при 175-180С с использованием водного раствора гидроокиси натрия и отгонкой растворителя и воды, о т л и чающийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышений выхода целевого продукта, сульфирование проводят при эмульгирующем перемешивании с получением частиц твердой фазы размером 20-40 мкм/с последующей нейтрализацией сульфомассы водным раствором аммиака до рН«9-9,5 при 35-40 С и азеотрояной отгонкой воды с одновременной обработкой полученной аммонийной соли 4-тсшуидин-Зсульфокислоты эквимолярным количеством водного раствора гидроокиси нат . рия.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) 0 I) 4(5ц С 07 С 143/58

° М К В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3634569/23-04 (22) 11.08.83 (46) 07. 03. 85, Бюл. У 9 (72) Л.Г.Матвеев, С.Н.Чалых, И.А.Охтерова, Н.В.Цветкова, В. А.Градов и В.В.Смирнов (53) 547.541.07(088.8) (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 4-ТОЛУИДИН3-СУЛЬФОНАТА НАТРИЯ сульфированием

4-толуидина концентрированной серной кислотой в среде о-дихлорбензола при

175-180 С с использованием водного раствора гидроокиси натрия и отгон« кой растворителя и воды, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышений выхода целевого продукта, сульфирование проводят при эмульгирующем перемешивании с получением частиц твердой фазы размером 20-40 мкм/с последующей нейтрализацией сульфомассы водным раствором аммиака до рН 9-9,5 при

35-40 С и азеотровной отгонкой воды с одновременной обработкой полученной аммонийной соли:4-толуидин-3сульфокислоты зквимолярным количеством водного раствора гидроокиси натPiBK в

1143742

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения

4-толуидин-3-сульфоната натрия, который находит применение в качестве промежуточного продукта в синтезе красителей.

Известен способ получения 4-толуидин-3-сульфоната натрия; заключающийся в том, что 4 -толуидин подвергают сульфированию концентрированной 10 серной кислотой (92,5 ) при 175-18ФС в среде полихлоридов бензола, отгоняют растворитель под вакуумом, нейтрализуют полученную сульфокислоту водным раствором гидроокиси натрия 15 (44Х) при 90-95 С с последующей отгонкой паром остатков растворителя и не вступившего в. реакцию 4-толуидина, очисткой щелочного продукта активированным углем, фильтрацией, упа-20 риванием фильтрата и охлаждением до комнатной температуры. Выделившийся кристаллический осадок целевого продукта отфильтровывают. Выход целевого продукта, считая на 4-толуидин, 25 составляет 87Х а с учетом переработки маточника фильтрации — 93 .

Недостатками известного способа являются образование большого количества химически загрязненных сточных вод, и многостадийность и длительность процесса выделения целевоI го продукта, что в целом усложняет процесс, а также относительно невысокий выход целевого продукта.

Целью изобретения является упроще

35 ние процесса и повышение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сульфирование проводят при эмульгирующем перемешивании с получением частиц твердой фазы размером 20-40 мкм с последующей нейтрализацией сульфомассы водным раствором аммиака до рН=9-9, 5 при, о 45

35-40 С и азеотропной отгонкой воды с одновременной обработкой полученной аммонийной соли 4-толуидин-3сульфокислоты эквимолекулярным количеством водного раствора гидроокиси натрия.

Технология способа заключается в следующем.

Сульфирование 4-толуидина концент, рированной серной кислотой проводят 55 при 175-180 С в среде ортодихлорбензола в течение 5 ч и интенсивном го. ,могенизирующем перемешивании, обеспечивающем получение однородной суспенэии продуктов взаимодействия 4-толуидина с серной кислотой в ортодихлорбензоле с размером частиц 2040 мкм (мешалка со скоростью

900 об/мин), далее сульфомассу со стадии сульфирования охлаждают и сразу нейтрализуют водным раствором аммиака до pH=9-9,5, для чего темпе.— ратуру поддерживают 35-40 С, В процессе нейтрализации разрушается не вступивший в реакцию образовавшийся промежуточный бисульфат 4-толуидина и 4-толуидин и осмоленные продукты переходят в растворитель, а образующаяся аммонийная соль 4-толуидин-3- сульфокислоты выпадает в осадок. Для полноты выделения внесенную с аммиаком воду удаляют азеотропной отгонкой при 105-110 С с одновременной подачей водного раствора эквимолекулярного количества к загруженному 4-толундину едкого натра, при этом аммонийная соль 4-толуидин-3-сульфокислоты переходит в натриевую соль и происходит выделение аммиака.

Отгонку заканчивают обычно, когда температура начинает быстро повышаться от 110 С, полученную .суспензию натриевой соли 4-толуидин-3-сульфоо кислоты охлаждают до 20 С н фильтруют. Осадок на фильтре, для удаления высококипящего растворителя, промывают небольшим количеством ниэкокипящего растворителя, обычно хлористым метиленом или хлороформом.

Фильтрат, представляющий собой смесь органических растворителей, регенерируют перегонкой и используют в технологическом цикле.

Для выделения целевого продукта предпочтительно используют концентрированный водный раствор аммиака концентрации 25-27Х и едкого натра концентрации 40-45Х, чтобы снизить энергозатраты при отгонке внесенной воды. Натриевая соль 4-толуидин-3сульфокислоты образуется в виде кристаллического, хорошо фильтруемого осадка.

При,использовании для выделения целевого продукта раствора едкого натра без применения раствора аммиака не удается получить целевой продукт в кристаллической, хорошо фильтруемой форме.

4-Толуидин-3-сульфонат натрия, полученный по предлагаемому способу, 1143742

3 содержит не менее 98% целевого продукта с содержанием исходного 4-толуидина не выше 0,03%, имеет белый цвет, и красители, полученные на его основе, отвечают всем требованиям, предъявляемым к их качеству.

Если исключить добавление едкого натра, то можно выделять 4-толуидин3-сульфокислоту в виде аммонийной соли с содержанием целевого продукта 10 не менее 98% и с содержанием исходного 4-толуидина не выше 0,03%, имеет серый цвет.

Выбранные интервалы РН и температур наиболее оптимальны. Уменьшение . значения РН ниже 9 на стадии нейтрализации повышает содержание исходно-го 4-толуидина в готовом продукте из-за неполноты нейтрализации бисульфатной соли 4-толуидина, повышение значения РН более 9,5 экономически нецелесообразно. Нежелательно повышение температуры выше 40 С на стадии нейтрализации аммиаком из-за повышенного расхода десорбции аммиака из горячей массы.

Уменьшение расхода едкого натра менее моли на моль исходного 4-толуидина приводит к получению смешанной аммонийно-натриевой соли, повышение расхода едкого натра увеличивает осмоление целевого продукта.

Проведение сульфирования при эмульгирующем режиме перемешивания, при котором создаются частицы твердой фазы в ортодихлорбензоле 2040 мкм, исключает комкование и налипание твердой фазы на стенки реактора, предотвращая подгорание и осмоление продукта, что способствует по- 40 лучению целевого продукта стабильно белого цвета.

Пасту целевого продукта после стадии фильтрации и промывки низкокипящим растворителем с содержанием

10-1.2% низкокипящего Растворителя можно сушить или готовить водные растворы с концентрацией 120-135 г/л, которые, после отгонки промывного

1 растворителя, направлять, например, для получения синтетических красителей.

Пример 1. Сульфирование проводят в четырехгорлом РеактоРе ем- 55 костью 500 мл, снабженном холодильником, термометром, трехлопастной ме-шалкой, создающей окружную скорость вращения реакционной массы не менее

2,3 м/с при 900 об/мин.

В реакционную колбу загружают

30,13 г (0,28 моль) 4-толуидина, 125 мл о-дихлорбензола и при перемеливании добавляют по каплям 16,27 мл (0,28 моль) 93,6%-ной серной кислоты, поддерживая температуру 15- 0 С охо лаждающей баней. Далее при интенсивном перемешивании доводят температуру до 175-180 С и в этих условиях

О процесс ведут 5 ч с непрерывной отгонкой реакционной воды в виде аэеотропа и возвратом растворителя в реакционную колбу (однородная суспензия с размером частиц 20-40 мк) .

После окончания выдержки берут пробу на конец реакции и при положительном результате охлаждают до 40 С, о при интенсивном перемешивании приливают водный 25Х-ный аммиак до РН 99,5. Нейтрализацию ведут при 35-40 С.

После этого отгоняют принесенную с аммиаком воду азеотропной отгонкой при 105-110 С с возвратом растворите0 ля в реакционную колбу.

Во время отгонки воды добавляют по каплям при перемешивании 19,6 мл (0,28 моль). 40Х-ного едкого натра (15-20 мин) с постоянной отгонкой воды (30-40 мин). Полученную суспензию охлаждают до 20 С, фильтруют и промыо вают осадок на фильтре 60 мл хлористого метилена или хлороформа.. Получают 57,68 г 98,3Х-ной натриевой соли 4-толуидин-Ç-сульфокислоты, что составляет 97% выхода от теории в расчете на 4-толуидин, белого цвета, содержание 4-толуидина 0,06Х. !

Пример 2. Процесс проводят как описано в примере 1, но нейтрализацию проводят до значения РН 8-8,2.

Получают 58>39 r 96X-ной натриевой соли 4-.толуидин-Ç-сульфокислоты, что составляет 95,7Х выхода от теории, белого с сероватым оттенком цвета, содержание 4-толуидина 0,16Х.

Пример 3. Процесс проводят как описано в примере 1., но перемешивание проводят при 500 об/мин, причем наблюдается налипание массы на стенки колбы, суспензия реакционной массы неоднородная, частицы размером от 20 до 380-400 мк.

Получают 58145 r 97X-ной натриевой соли 4-толуидин-Ç-сульфокислоты, что составляет 95,8% выхода от тео1143742

Составитель Т.Власова

Редактор Г.Волкова Техред Т.Иаточка Корректор И.Эрдеи

Заказ 848/22 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

4 рии, темно-серого цвета, содержание 4-толуидина 0.32Х.

П р и и е р 4. Процесс проводят как описано в примере 1, но нейтрали» зацию сульфомассы проводят только 5

40Х"ныл раствором едкого патра до рН 9. Получают липкий, не выгружаемый из реакционной колбы продукт.

Пример 5. Сульфирование проводят в четырехгорлом реакторе емкос-10 тью 500 мп, снабженном холодильником, термометром, трехлопастной мешалкой, создающей окружную скорость вращения реакционной массы не менее 2,3 м/с при 900 об/мин.

В реакционную колбу загружают 30,13 r (0,28 моль) 4-толуидина, 125 мл о-дихлорбензола и.при перемешивании добавляют по каплям 16,27 мл (0,28 моль) 93,6Х-ной серной кислоты,ЙО поддерживая температуру 15-20 С охлаждающей баней. Далее при интенсивном перемешивании доводят температуру до 175-180 С и в этих условиях о процесс ведут 5 ч с непрерывной отгонкой реакционной воды в виде азеотропа и воэвратои растворителя в реакционную колбу (однородная суспензия с размером частиц 20-40 мк).

После окончания выдержки берут 4р пробу на конец реакции и при положиь тельном результате охлаждают до 40 С, при интенсивном перемешивании приливают водный 25Х-ный аммиак до рН 9о

9,5. Нейтрализацию ведут при 35-40 С.

После этого отгоняют принесенную с аммиаком воду азеотропной отгонкой при 10$-110 С с возвратом растворите-. о ля в реакционную колбу.

Полученную суспенэию охлаждают до 20 С, фильтруют и промывают осадок на фильтре 60 мп хлористого метилена или хлороформа.

Получают 56,5 r 98,5Х-ной аммонийной соли 4-толуидин-З-сульфокислоты, что составляет 96,8Х выхода от теории в расчете на 4-толуидин, серого цвета, содержание 4-аминотолуола

0,05X.

Предлагаемый способ устраняет потери, связанные с неполнотой выделения 4-толуидин-3-сульфокислоты, со" кращает отходы производства (в 2022 раза} и расходы на очистку сточных вод. Выход целевого продукта повышается с 87 до 96-97Х.

Выделяющийся аммиак при нейтрализации едким натром можно утилизировать в технологическом цикле.

Полученный предлагаемым способом

4-толуидин-3-сульфонат натрия соответствует требованиям, .предъявляемым к качеству согласно техническим условиям, что позволяет исключить применение дефицитного активированного угля на стадии очистки щелочно,го раствора целевого продукта по методу, описанному в известном способе.